Větrání obytných budov
Vladimír Zmrhal ČVUT v Praze, Fakulta strojní Ústav techniky prostředí http://users.fs.cvut.cz/~zmrhavla
1
Obsah prezentace 1. Úvod do větrání 2. Požadavky na větrání 3. Systémy větrání 4. Prvky větracích systémů 5. Návrh větrání 6. Potřeba energie na větrání a její snižování
2
1
Úvod Pobyt v obytném prostředí podstatnou část života trávíme ve vnitřním prostředí budov délka pobytu v obytném prostředí (domácnosti) se liší podle věku 1/3 dne trávíme odpočinkem či spánkem až 50 % všech nemocí souvisí s kvalitou vnitřního prostředí budov Vnitřní prostředí obytných budov tepelný a vlhkostní stav prostředí → vytápění kvalita (čistota) vnitřního ovzduší → větrání … 3
Úvod do větrání Větrací zařízení slouží k: přívodu čerstvého venkovního vzduchu do vnitřních prostorů budov odvodu vzduchu znehodnoceného přimíšenými látkovými škodlivinami, případně produkovaným teplem
Větrání je charakterizováno přívodem čerstvého venkovního vzduchu (podle potřeby vhodně upraveného) k zajištění potřebné kvality vzduchu ve vnitřním prostředí.
4
2
Úvod do větrání
Větrání má prokazatelně vliv na lidské zdraví !!! Vysoká kvalita vnitřního prostředí (IAQ) je nezbytná nejen pro zdraví člověka, ale rovněž má vliv na produktivitu.
“Používáme-li VENtilaci, musíme zajistit i SEMtilaci“ Prof. Pulkrábek
5
Základní pojmy Intenzita větrání .
I=
Ve O
[h-1]
O … objem místnosti [m3] Ve … průtok venkovního vzduchu [m3/h] Intenzita výměny vzduchu (výměna vzduchu) .
.
.
V +V I p = = e ob O O Vp
[h-1]
6
3
Bilance větrané místnosti
⋅
⋅
⋅
M š dτ + V c pdτ = V c dτ + Odc zdroj
+
přívod
=
odvod + akumulace 7
Bilance větrané místnosti pro τ → ∞ a ustálený provoz ⋅
⋅
Mš V= c − cp nebo c = c 0e
V − τ O
V − τ M + š + cp 1− e O V
⋅
c=
Mš ⋅
+ cp
V
8
4
Znečištění vnitřního prostředí Znečišťující látky z venkovního prostředí
Znečištění vnitřního prostředí
Znečišťující látky z vnitřního prostředí
←
Omezení šíření škodliviny
←
Větrání
Odstranění zdroje škodliviny
→
Filtrace
→
Snížení koncentrace znečišťujících látek
Kvalitní vnitřní ovzduší z hlediska zdraví a pohody přítomných osob 9
Znečištění vnitřního prostředí Znečišťující látky z vnitřního prostředí • vlhkost (vodní pára) • oxid uhličitý CO2 • oxid uhelnatý CO (spalování) • cigaretový kouř • VOC těkavé organické látky – formaldehyd (dráždivý plyn), kosmetické přípravky, čistící prostředky, elektronika, atd. Účinek některých látek není znám - některé látky mohou být karcinogenní (spalování dřeva, saze, cigaretový kouř, barvy a laky, některé plísně). 10
5
Znečištění vnitřního prostředí Znečišťující látky z vnějšího prostředí (ČSN EN 13779) • oxid siřičitý SO2 • ozón O3 • oxid dusičitý NO2 • hmotné částice PM10 (částice o rozměrech menších jak 10 µm) • průměrné imisní koncentrace (µg/m3) za 8 hodin, 24 hodin, 1 rok. ODA 1 – nepřekračuje směrné hodnoty, ODA 2 – směrné hodnoty jsou překročeny nejvýše 1,5 násobkem ODA 3 – směrné hodnoty jsou překročeny více jak násobkem 1,5 11
Znečištění vnitřního prostředí Zdroje znečištění obytného prostředí: • lidé a jejich činnost • materiály budov: - nábytek (překližky, třískové desky) - podlahoviny, koberce, tapety (lepidla) - nátěry a barviva - sádrokartonová vlákna • kosmetické, čistící prostředky, desinfekce • produkty spalování • plynné produkty vaření
12
6
Vlhkost ve vnitřním prostředí Zdroje vodní páry v obytném prostředí lidé a jejich činnost … • příprava pokrmů vč. mytí nádobí • vaření na plynovém sporáku • praní a sušení prádla • sprchování, osobní hygiena • úklid • zalévání květin …
13
Vlhkost ve vnitřním prostředí Nedostatečné větrání resp. odvod vlhkosti
14
7
Vlhkost ve vnitřním prostředí Produkce vodní páry Činnost
Mw
j.
Bdělé osoby
55
g/h na os.
Spící osoby
40
g/h na os.
Snídaně
50
g/osobu
Svačina
75
g/osobu
Oběd
300
g/osobu
Vaření na plynovém sporáku
350
g/den
Sprcha
300
g/sprchu
Praní/sušení ve vnitřním prostředí
1200
g/praní
Četnosti činností: 1 sprcha/os. a den, 1 praní/os. a týden 15
Zdroj: ČSN EN 15665
Vlhkost ve vnitřním prostředí Bilance vlhkosti v obytném prostředí pro trvalé větrání platí:
xi =
Mw + xp Ve ρ
kde xp = xe te
-15
-10
-5
0
5
10
ϕe
90
70
70
70
69
65
xe
1,07 1,25 1,84 2,67 3,77
5,0 16
8
Vlhkost ve vnitřním prostředí Bilance vlhkosti v obytném prostředí (ČSN 15665)
Mw = 5336 g/den
Mw = 9036 g/den 17
Vlhkost ve vnitřním prostředí Reálná klimatická data TRY (Test reference year) referenční rok pro Prahu
5 % = 18 dní v roce
18
9
Oxid uhličitý CO2 • bezbarvý plyn bez chuti a zápachu, běžně se vyskytující ve vzduchu • těžší než vzduch • zdrojem oxidu uhličitého jsou především spalovací a metabolické procesy • produkce metabolického CO2 je definována jako funkce výšky, váhy a stupně fyzické aktivity osoby (4 až 26 litrůCO2/h osobu) • venkovní koncentrace závisí na stupni urbanizace v dané oblasti a případně i na denní době • dobrý ukazatel míry znečištění vnitřního ovzduší 19
Koncentrace CO2 • 360 až 400 ppm: koncentrace ve venkovním vzduchu • 800 až 1 000 ppm: doporučená úroveň CO2 ve vnitřních prostorách • 1 200 až 1 500 ppm: doporučená maximální (reálná) úroveň CO2 ve vnitřních prostorách • > 1 500 ppm: nastávají příznaky únavy a snižování koncentrace, ospalost, letargie … • < 5 000 ppm: maximální bezpečná koncentrace bez zdravotních rizik • > 5 000 ppm: nevolnost, zvýšený tep • > 10 000 ppm: prokázány zdravotní problémy • > 40 000 ppm: životu nebezpečné i při krátkodobém působení 1 000 ppm = 0,1 % obj.
20
10
Oxid uhličitý CO2
Mauna Loa (Havaj) > 380 ppm
21
Oxid uhličitý CO2
O = 15 m2 . 2,6 m = 39 m3
22
11
Produkty spalování – CO zajistit přívod spalovacího vzduchu v součinnosti s odvodem spalin výměna stávajících oken za nová (těsná) znemožňuje přívod spalovacího vzduchu problémy zejména u plynových spotřebičů typu B (závěsné plynové kotle, průtokové ohřívače), které si nasávají spalovací vzduch z prostoru riziko pronikání spalin (s oxidem uhelnatým) do místnosti propojení s jinými prostory se stejně těsnými okny nic neřeší spotřebiče na plynná paliva řeší TPG 704 01 u krbů, krbových kamen je doporučeno řešit přívod spalovacího vzduchu samostatně 23
VOC – těkavé organické látky organické chemické sloučeniny s bodem varu mezi 50 – 260 °C charakteristické výrazným zápachem těkavých organických látek je velké množství u většiny z nich však není jejich zdravotní účinek znám některé mají alergický, u jiných byl prokázán toxický účinek, některé mohou být potenciálně karcinogenní relativně nová oblast výzkumu – dlouhodobé účinky některých látek nejsou známy
24
12
VOC – těkavé organické látky Hlavní zdroje v domácnosti Lidská činnost: kosmetické přípravky, čistící prostředky osvěžovače vzduchu, vůně, vonné tyčinky, apod. kutilství Vybavení domácnosti: elektrické spotřebiče stavební materiály
25
VOC – těkavé organické látky Kategorie
Příklady
Stavební materiály
Pěnová izolace, lepidla na koberce, barvy
Vnitřní úprava
Dřevotříska, vinylové dlaždice
Vybavení
Pěny, texturované koberce, čalounění
Rozpouštědla a čisticí prostředky
Tekuté detergeny, chlorová bělidla, nábytkové vosky
Kosmetické přípravky
Kosmetické přípravky, deodoranty, tělová mléka
Insekticidy / pesticidy
Rodenticidy (pevné), Insekticidy (pevné, ve spreji)
Elektrické spotřebiče
Počítače, televize, DVD přehrávače
Vytápění
Dřevo, petrolej
26
13
VOC – těkavé organické látky Příklady látek toluen aceton – vnitřní povrchy limonen – osvěžovače vzduchu (reaguje s ozónem) formaldehyd – vnitřní povrchy, vybavení benzen – kosmetické přípravky, rozpouštědla a čisticí prostředky chloroform – el. spotřebiče, rozpouštědla a čisticí prostředky
ZDROJ: Šťávová P., Kolařík P. Volative Organic Compounds. 2004.
27
VOC – těkavé organické látky Možné zdravotní dopady SBS syndrom bolení hlavy podráždění nosu, očí, hrdla ztráta koordinace nevolnost . . . toxicita, karcinogenita ZDROJ: Šťávová P., Kolařík P. Volative Organic Compounds. 2004.
28
14
Formaldehyd Formaldehyd - dráždivý plyn, který má negativní vliv na lidské zdraví – je spojován se zvýšeným rizikem rakoviny Co může způsobovat ? může vstupovat do těla inhalačně, kontaktem s kůží či okem; kůží se vstřebává velmi rychle ⇒ podráždění nebo alergická reakce expozice malých dávek formaldehydu může vyvolávat bolesti hlavy a zánět nosní sliznice; u citlivých jedinců může formaldehyd vyvolat astma a záněty kůže vyšší koncentrace způsobuje vážné podráždění sliznic a respirační problémy (zánět průdušek, otok plic) podle klasifikace EPA patří formaldehyd mezi pravděpodobné lidské karcinogeny – v současnosti je jeho použití kontrolováno! 29
Zdravotní rizika Skupina 1
Skupina 2
Skupina 3
Riziko úmrtí nebo vzniku nemoci
Riziko vzniku onemocnění Riziko méně závažných (respiračního) nemocí nebo vzniku diskomfortu
Radon
Houby, plísně
Teplota
Karcinogenní VOC
Jiné alergeny
Hluk
Azbest
Prachové částice
Kvalita osvětlení
Pasivní kouření (ETS)
Oxidy dusíku NOx
Nekarcinogenní VOC
Oxid uhelnatý (vysoké koncentrace)
Ozon
Oxid uhelnatý (nízké koncentrace)
ZDROJ: Holcátová I., Zdravotní problémy spojené s pobytem v NE domech. STP. 2010.
30
15
2. Požadavky na větrání
31
Požadavky na větrání • hygienické – z hlediska činnosti lidského organismu Pozn.: Potřeba čerstvého venkovního vzduchu pro dýchání je pouhých 0,5 m3/h - tento požadavek nebývá rozhodující. Tím je ve většině případů odvod škodlivin. • technologické – pro funkci výrobních/pracovních procesů, strojů • biologické – v zemědělství pro ustájení zemědělských zvířat, uskladnění zemědělských produktů • mikrobiologické – ve zdravotnictví, farmacii • bezpečnostní – pro ochranu před výbuchem hořlavých látek nebezpečných výbuchem • požární – ochrana proti šíření požáru, zařízení pro odvod tepla Energetické požadavky ….?
NEEXISTUJÍ !
32
16
Pettenkoferovo kritérium Max von Pettenkofer (1818 - 1901) • prokázal, že hlavními metabolity jsou CO2 a vodní pára. Měřil množství CO2 ve vydechovaném vzduchu. • produkce CO2 závisí na fyzické aktivitě - v bdělém stavu člověk produkuje 16 dm3/h CO2 (10 dm3/h ve spánku) • zjistil, že koncentrace CO2 informuje ve vnitřním prostředí o kvalitě větrání a stanovil jeho maximální přípustné množství na 0,1 obj. % = 1000 ppm (Pettenkoferovo kritérium – pro osoby fyzicky nepracující) • z toho vyplývá dávka čerstvého vzduchu pro osoby 25 m3/h 33
Obytné budovy ČSN EN 15 665: 2009 Větrání budov – Stanovení výkonových kritérií pro větrací systémy obytných budov • obsahuje obecné informace • příklad všeobecných požadavků ze Švýcarska ČSN EN 15 665/Z1 • obsahuje národní přílohu NA Požadavky na větrání obytných budov v ČR • platnost od února 2011 • slouží pro návrh větracího systému • Vyhláška MMR č. 20/2012 Sb., o technických požadavcích na stavby
34
17
Obytné budovy Přívod vzduchu základním požadavkem je zajištění trvalého větrání s minimální intenzitou větrání 0,3 h-1 v obytných prostorech pro vyšší požadovanou kvalitu vnitřního vzduchu se doporučuje, intenzita větrání 0,5 (až 0,7 h-1) vzduch se přivádí do obytných místností (pokoje, ložnice, apod.) a kuchyní v době dlouhodobě nepřítomnosti (dovolené, víkendy) 0,1 h-1 pokud je větrací systém řízen podle kvality vzduchu, pak kritériem pro průtok vzduchu je koncentrace oxidu uhličitého CO2 v obytném prostoru (DCV systémy) 35
Obytné budovy Odvod vzduchu z místností se zdrojem znečišťujících látek (pachy, vlhkost, látky vznikající při vaření, apod.) tj. především z hygienického zázemí a kuchyně pro intenzivní větrání hygienického zázemí a kuchyní slouží nárazové větrání prostory, kde jsou umístěny spotřebiče paliv otevřené (provedení B) nebo uzavíratelné (dle ČSN 73 4201) – pokojová kamna, kotle ústředního vytápění, průtokové ohřívače apod., nesmí být větrány podtlakově !!! nutno zajistit přívod spalovacího vzduchu k otevřeným nebo uzavíratelným spotřebičům 36
18
Obytné budovy Převod vzduchu nutno zajistit převod vzduchu z obytných místností do prostoru hygienického zázemí (nebo prostorů kde je vzduch odsáván) převáděcí otvory (dveřní mřížky, stěnové otvory, spáry pode dveřmi) w < 0,5 m/s v čistém průřezu
37
Obytné budovy ČSN EN 15665 - ZMĚNA Z1 (národní příloha) Trvalé větrání (průtok venkovního vzduchu) Požadavek
Nárazové větrání (průtok odsávaného vzduchu)
Intenzita větrání [h-1]
Dávka vzduchu na osobu [m3/h.os]
Kuchyně [m3/h]
Koupelna [m3/h]
WC [m3/h]
Minimální hodnota
0,3
15
0,3 -100 0,5 h-1
50
25
Doporučená hodnota
0,5
25
nebo 150 40 m3/h
90
50
38
19
Požadavky na větrání • kanceláře …Nař. vlády č. 93/2012 Sb. • byty, rodinné domy …Vyhláška č. 20/2012 Sb. • školy …Vyhláška č. 410/2005 Sb. • restaurace …Vyhláška č. 137/2004 Sb. • pracovní prostory s přístupem veřejnosti …Nař. vlády č. 93/2012 Sb. • pobytové prostory …Vyhláška č. 20/2012 Sb. • diskotéky / prostory pro tanec …Vyhláška č. 137/2004 Sb. • průmysl (lakovny, svařovny,…) • garáže
… podle produkce škodliviny …ČSN 73 6058 39
Požadavky na větrání v rámci EU • obytné budovy (ČSN EN 15665/Z1)
• pracovní prostory (NV č. 93/2012 Sb.)
?
0,52 h-1
Zdroj: REHVA 2012
40
20
Požadavky na větrání v rámci EU Česká Republika • národní příloha k normě ČSN EN (obecně nezávazná) • Vyhláška č. 20/2012 Sb.
Nizozemí • „regulativ“ – nařízení vlády
• 0,3 až 0,5 h-1
• 0,9 l/s na m2 => 3,24 m3/h na m2 • 1,22 h-1 (při výšce h = 2,65 m) • minimální požadavek je 70 % průtoku • 0,86 h-1
41
Doporučení pro dosažení IAQ ČSN EN 15251 definuje kategorie prostředí s ohledem na větrání
Kategorie/ úroveň
Intenzita větrání
(do obytných místností)
Dávka vzduchu
[h-1]
[m3/h na os.] [m3/h na m2]
Odvod vzduchu [m3/h] Kuchyně
Koupelna
WC
I. vysoká
0,7
36
5,04
100
72
50
II. běžná
0,6
25
3,6
72
54
36
III. přijatelná
0,5
15
2,16
50
36
25
2,02 h-1
1,44 h-1
0,86 h-1
Předpokládá se nepřetržité větrání během obsazenosti prostor. Výška místnosti h = 2,65 m.
42
21
Doporučení pro dosažení IAQ Klimatická data - Nizozemí
Předpokládá se nepřetržité větrání během obsazenosti prostor. Výška místnosti h = 2,65 m.
43
Vývoj požadavků na větrání
Thomas Tredgold 1788 - 1829
TREDGOLD, T. Principles of Warming and Ventilating Public Buildings. 1824. London.
44
22
3. Větrací systémy
45
Větrací systémy Přirozené větrání • infiltrace / exfiltrace • provětrávání
časově omezené větrání (závisí na klimatických podmínkách)
Nucené (mechanické) větrání • podtlakové • přetlakové • rovnotlaké
Každý systém má své výhody i nevýhody !
Hybridní větrání
46
23
Přirozené větrání průtok vzduchu je vyvolán přirozeným rozdílem tlaků vně a uvnitř větraného prostoru. Tlakový rozdíl vzniká: rozdílem hustoty vzduchu vně a uvnitř větraného prostoru (ovlivněným rozdílem teploty uvnitř a vně prostoru) tlakovým účinkem větru
47
Příklad přirozeně větrané budovy
48
24
Větrání obytných budov Přirozené větrání okny
49
Větrání obytných budov Příklad: Obytná místnost 10 m2, výška 2,6 m, okno 1,2 x 1,5 m (jednokřídlé), te = -12 °C, ti = 20 °C i [m3/(m.s.Pa0,67)]
I [h-1]
Qztr,vět [W]
0,00019
0,80
240
0,00001 až 0,000087
0,02 až 0,36
6 až 109
Běžný výrobek
0,000025
0,10
31
Špičkový výrobek
0,000004
0,02
5
Staré okno Mezní hodnoty podle ČSN
Při použití nových těsných oken nelze infiltraci pro trvalé větrání použít ! 50
25
Větrání obytných budov Přirozené větrání okny • infiltrace – NE !
Snažíme se jí snižovat z důvodu snižování potřeby energie na vytápění – z hlediska větrání nefunkční.
• mikroventilace – NE !
Reakce výrobců na poněkud rozporuplné požadavky.
• provětrávání – ANO ALE …
Provětrávání vyžaduje od lidí určitou systematičnost. Účinné je pravidelné intenzivní větrání, krátce a velkými průřezy.
Jak tedy zajistit trvalé a spolehlivé větrání …? 51
Větrání obytných budov
52
26
Větrání obytných budov Nucené větrání
Podtlakové větrání
Rovnotlaké větrání
Lokální
Lokální
Centrální
Vhodné pro rekonstrukce stávajících obytných budov
Centrální
Teplovzdušné vytápění Nové budovy i rekonstrukce
Hybridní větrání Poznámka: rovnotlaké větrání s přívodem i odvodem vzduchu a ZZT
53
Nucené podtlakové větrání přívod venkovního vzduchu podtlakem větracími otvory větrací otvory jsou integrovány do výplní stavebních otvorů, nebo umístěny v obvodových stěnách, kombinace s nuceným odvodem vzduchu z hygienického zázemí a kuchyně větrací otvory mohou obsahovat i tlumič hluku nebo filtr; nelze však osadit ZZT
V současnosti se obytné budovy vybavují nárazovým podtlakovým větráním bez zajištění přívodu venkovního vzduchu (těsná okna) !!! 54
27
Nucené podtlakové větrání
Lokální
Centrální 55
Nucené rovnotlaké větrání přívod ohřívaného venkovního vzduchu a odvod vzduchu větrací jednotkou, doporučuje se využití zpětného získávání tepla (ZZT)
56
28
Nucené rovnotlaké větrání
Centrální
Lokální 57
Teplovzdušné vytápění současné vytápění a větrání charakteristické je využití oběhového vzduchu obtížná regulace teploty v jednotlivých místnostech – ruční zaregulování vyšší spotřeba elektrické energie pro pohon přívodního ventilátorů s výhodou využíván v budovách bez výrazné akumulační hmoty – rychlá reakce 58
29
Hybridní větrání přívod venkovního vzduchu podtlakem větracími otvory, které jsou integrovány do výplní stavebních otvorů, nebo umístěny v obvodových stěnách se střídavým režimem přirozeného a nuceného odvodu vzduchu - kombinace přirozeného a nuceného větrání k zajištění minimální spotřeby energie kombinuje účinky přirozených (vztlakových) sil se silou mechanickou (nucené větrání) umožňuje udržet kvalitu vnitřního vzduchu bez vysokých nároků na spotřebu elektrické energie - toho je docíleno střídáním a kombinací obou režimů větrání - přirozeného a nuceného
59
Hybridní větrání v praxi to znamená použít přesně definované množství vzduchu v letním a zimním období, použití elektrické energie pouze pokud je to nezbytné a dodávat ji nejlépe z obnovitelných zdrojů nezbytnou součástí je nákladný řídicí systém, který na základě aktuálních hodnot směrodatných veličin nastavuje provozní režim systému Větrání obytných místností - větrací systém bývá doplněn samoregulačními vyústkami pro přívod vzduchu, střešním nástavcem (využívajícím účinku větru), centrální řídicí jednotkou a senzory CO2. 60
30
Hybridní větrání
61
Hybridní větrání Větrání obytných místností - větrací systém bývá doplněn samoregulačními vyústkami pro přívod vzduchu, střešním nástavcem (využívajícím účinku větru), centrální řídicí jednotkou a senzory CO2.
62
31
Hybridní větrání Solární komín
63
4. Prvky větracích systémů
64
32
Ventilátory pro podtlakové větrání
65
Ventilátory pro podtlakové větrání
66
33
Ventilátory pro podtlakové větrání Účinnosti ventilátorů
Lokální ventilátory
Centrální ventilátory 67
Větrací hlavice
?
Nikomu nevěřte … 68
34
Větrací hlavice Charakteristika ventilátorové jednotky NRC8
200
Původní pracovní bod
150
Rychlost větru wv
Celkový tlak ∆pc (nebo tlaková ztráta) [Pa]
250
100
Charakteristika síě
Dvě rotační hlavice paralelně
Nové pracovní body Rotační hlavice
13 m/s
50
10 m/s 7 m/s 5 m/s
0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
3
Průtok [m /h]
69
Větrací jednotky
70
35
Větrací jednotky
SFP =
∆pc
ηv
=
Pvent V 71
Větrací jednotky – kombinovaná zařízení
72
36
Přívodní otvory pro podtlakové větrání
ZDROJ: Lunos, Elektrodesign
73
Přívodní otvory pro podtlakové větrání
ZDROJ: Aereco, Belimo
74
37
Přívodní otvory pro podtlakové větrání
75
Zpětné získávání tepla • obecně se jedná o využití energie z odváděného vzduchu opouštějícího budovu • ZZT – odebírá teplo ze vzduchu odváděného a předává ho do čerstvého přiváděného • ZZV – zpětné získávání vlhkosti
76
38
Zpětné získávání tepla Teplotní faktor (teplotní účinnost ZZT) • závisí na průtoku • rovněž na množství kondenzátu
Φ=
t e 2 − t e1 t o 1 − t e1
! ψ=
Vlhkostní faktor
x e 2 − x e1 x o1 − x e1 77
Zpětné získávání tepla Qe = M e c ( te 2 − te1 ) Qo = M o c ( to1 − to 2 ) Qp = Qo
Φe ∆te te 2 − te1 M oc = = = Φo ∆to to1 − to 2 M ec
Φe = Φo
… pro Mo = Me
! 78
39
Zpětné získávání tepla Rekuperační výměníky • deskové (křížové, protiproudé) • trubkové • s kapalinovým okruhem Regenerační výměníky • rotační • přepínací S pomocnou teplonosnou látkou • tepelné trubice
79
Zpětné získávání tepla • kondenzace vodní páry z odváděného vzduchu ⇒ nutno odvádět • výměníky mohou namrzat – protimrazová ochrana • existují i rekuperační výměníky s přenosem vlhkosti (nasákavé materiály na bázi papíru) • většinou není nutný odvod kondenzátu • nesmí namrznout jinak dojde k porušení výměníku – předřazuje se předehřev (většinou elektrický nebo zemní výměník)
80
40
Zemní výměník tepla ZVT • předehřev venkovního vzduchu v zimě, • protimrazová ochrana, • předchlazení venkovního vzduchu v létě.
• technický a ekonomický přínos zemního výměníku je diskutabilní záležitostí
81
Zemní výměník tepla ZVT Výsledný přínos ZZT + ZVT vs. pouze ZZT
82
41
Vzduchovody a izolace Materiály vzduchovodů Větvení vzduchovodů • s páteřní větví (stromečkové), • s paralelními větvemi (hvězdicové). Tepelná izolace vzduchovodů Zanášení vzduchovodů
83
5. Návrh větrání
84
42
Rodinný dům 1.np
85
Rodinný dům 2.np
86
43
Místnost
Objem [m3]
Minimální větrání
Doporučené trvalé
Nárazové větrání
Přívod
Odvod
Přívod
Odvod
Přívod
Odvod
Kuchyně
52,11
16
26
26
43
45
74
Obývací pokoj
48,87
14
-
24
-
42
-
Ložnice
61,09
19
-
31
-
53
-
WC
3,52
-
9
-
15
-
26
Koupelna
17,16
-
17
-
29
-
50
WC
9,46
-
9
-
15
-
26
Koupelna
9,46
-
17
-
29
0,6 x
x 1,72
-
50
Dětský pokoj 1
31,5
15
-
25
-
43
-
Dětský pokoj 2
34,5
15
-
25
-
43
-
CELKEM
268
79
79
131
131
226
226
NAKONEC
VOLBA
Rodinný dům
POČÁTEK NÁVRHU
87
6. Potřeba energie na větrání
88
44
Snižování potřeby energie • zpětné získávání tepla - závislosti teplotního faktoru (účinnosti) ZZT na průtoku vzduchu, • ventilátory s EC motory - příkonové charakteristiky ventilátorů P = f(V), • větrání řízené podle potřeby (DCV - Demand Control Ventilation), • čidla kvality vzduchu (CO2, vlhkost, VOC), • otevíratelná okna – ano, ale nutno zabránit neřízenému větrání zejména v zimním období, • v letním období naopak preferujeme přirozené větrání – návrh budovy by neměl spoléhat na nucené větrání navržené pro zimu. • → vyhodnocení celoroční energetické bilance budovy 89
Tepelné ztráty větráním Ohřev větracího vzduchu v zimě hradí: • otopná soustava • větrací zařízení se ZZT + otopná soustava • větrací zařízení se ZZT + ohřívač
90
45
Potřeba energie Potřeba tepla
Potřeba elektrické energie
SFP =
P ∆pc = V ηc
91
Statistika bytové výstavby v ČR
domácnosti s dětmi: 35 % domácnosti bez dětí: 65 %
ZDROJ: Český statistický úřad
92
46
Statistika bytové výstavby v ČR Shrnutí (2004) Podlahová plocha domácnosti / podíl z celkového počtu domácností do 40 m2 40 - 60 m2 60 - 80 m2 80 - 100 m2 nad 100 m2 8,26 % 21,64 % 34,44 % 15,75 % 19,9 %
1
2 3 4
5 6
1
2 3 4
5 6
1
2 3 4
5 6
1
2 3 4
5 6
ZDROJ: Český statistický úřad
1
2 3 4
5 6
93
Kolik stojí větrání domácnosti? Typický byt 75 m2, čtyřčlenná domácnost (1 P, 1 N, 2 D) trvalé větrání 0,3 a 0,5 h-1 (58,5 resp. 98,5 m3/h) lokální větrání (podtlakové / rovnotlaké se ZZT) nárazové větrání + podtlakové větrání kuchyně analýzy byly prováděny pro konkrétní ceny energií cena za elektrickou energii 4,75 Kč/kWh průměrná cena za teplo 500 Kč/GJ (tj. 1,8 Kč/kWh) údaje nezahrnují náklady na údržbu a servis zařízení vnitřní tepelné zisky nejsou započítány 94
47
Kolik stojí větrání domácnosti?
95
Potřeba energie – pasivní RD Pasivní dům • podlahová plocha 137,4 m2 • vnitřní objem budovy 342,9 m3 • plocha zasklení 35,4 m2 • tepelná ztráta prostupem 2,33 kW • vnitřní tepelné zisky 230 W • trvalé větrání • vstupují 3 energetické toky → simulační výpočet • model v ESP-r
96
48
Potřeba energie – pasivní RD Potřeba energie na větrání
97
Potřeba energie – pasivní RD Podíl větrání na celkové potřebě tepla na vytápění
ΦZZT
70 80 90
0,22 24 % 17 % 10 %
I [h-1] 0,39 37 % 28 % 15 %
0,52 45 % 34 % 20 %
98
49
Za energii sice platíme penězi, ale za znehodnocené prostředí vlastním zdravím!
99
Děkuji za pozornost
http://users.fs.cvut.cz/~zmrhavla
100
50
